一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射成(cheng)型技(ji)術(shu)是集(ji)塑(su)料成(cheng)型工藝(yi)學、高分子化學、粉(fen)末冶(ye)(ye)金工藝(yi)學和金屬材(cai)料學等多(duo)學科(ke)透與交叉的(de)(de)(de)產(chan)物，利用模(mo)具(ju)(ju)可注射成(cheng)型坯件并(bing)通過燒結快速制造(zao)高密(mi)度、高精度、三維復雜形(xing)狀的(de)(de)(de)結構零(ling)(ling)件，能夠快速準(zhun)確地將設(she)計思想物化為(wei)具(ju)(ju)有一定結構、功能特性的(de)(de)(de)制品，并(bing)可直接批量生產(chan)出零(ling)(ling)件，是制造(zao)技(ji)術(shu)行(xing)業一次新(xin)的(de)(de)(de)變革(ge)。該工藝(yi)技(ji)術(shu)不僅具(ju)(ju)有常規粉(fen)末冶(ye)(ye)金工藝(yi)工序少、無切削或(huo)少切削、經濟(ji)效益高等優點，而且克服了傳統粉(fen)末冶(ye)(ye)金工藝(yi)制品、材(cai)質不均(jun)勻、機(ji)械性能低(di)、不易成(cheng)型薄壁、復雜結構的(de)(de)(de)缺點，特別適合于大(da)批量生產(chan)小型、復雜以及具(ju)(ju)有特殊要求的(de)(de)(de)金屬零(ling)(ling)件。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結劑→混煉→注射(she)成形→脫脂→燒(shao)結→后處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝(yi)所用金屬(shu)粉(fen)(fen)末顆粒尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從理論上講，顆粒越細，比表面(mian)積也越大，易于(yu)成型和燒結。而傳統(tong)的粉(fen)(fen)末冶金工藝(yi)則采用大于(yu)>40>μ>m>的較粗的粉(fen)(fen)末。>

2、有機膠粘劑

有(you)(you)機(ji)膠粘(zhan)劑(ji)作用(yong)是(shi)粘(zhan)接金屬粉(fen)末(mo)(mo)顆粒，使混合料在注(zhu)射(she)機(ji)料筒中加熱具(ju)有(you)(you)流(liu)變性(xing)和潤滑性(xing)，也就(jiu)是(shi)說(shuo)帶動(dong)粉(fen)末(mo)(mo)流(liu)動(dong)的(de)載(zai)體(ti)。因此，粘(zhan)接劑(ji)的(de)選(xuan)擇是(shi)整個粉(fen)末(mo)(mo)的(de)載(zai)體(ti)。因此，粘(zhan)拉(la)選(xuan)擇是(shi)整個粉(fen)末(mo)(mo)注(zhu)射(she)成型(xing)的(de)關鍵。對有(you)(you)機(ji)粘(zhan)接劑(ji)要求：

1）用量少，用較少的粘接(jie)劑能使(shi)混合料產生較好(hao)的流變(bian)性；

2）不(bu)反應，在去(qu)除粘接劑的過程(cheng)中與金(jin)屬粉末不(bu)起任何化學反應；

3）易去除，在(zai)制(zhi)品(pin)內(nei)不殘留碳。

3、混料

把金屬(shu)粉末與(yu)有機粘接劑均(jun)勻(yun)摻混(hun)(hun)在(zai)一(yi)起，使各種原料(liao)成(cheng)(cheng)為注(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)型用混(hun)(hun)合料(liao)。混(hun)(hun)合料(liao)的(de)(de)均(jun)勻(yun)程(cheng)(cheng)度直接影(ying)響(xiang)其流動性(xing)，因(yin)而影(ying)響(xiang)注(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)型工(gong)藝(yi)參數，以至最終材料(liao)的(de)(de)密度及(ji)其它性(xing)能(neng)。注(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)形本(ben)步工(gong)藝(yi)過程(cheng)(cheng)與(yu)塑料(liao)注(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)型工(gong)藝(yi)過程(cheng)(cheng)在(zai)原理上是一(yi)致(zhi)的(de)(de)，其設備條件(jian)也基本(ben)相同(tong)。在(zai)注(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)型過程(cheng)(cheng)中，混(hun)(hun)合料(liao)在(zai)注(zhu)射(she)(she)機料(liao)筒內被(bei)加熱成(cheng)(cheng)具(ju)有流變性(xing)的(de)(de)塑性(xing)物料(liao)，并在(zai)適(shi)當的(de)(de)注(zhu)射(she)(she)壓力下注(zhu)入模具(ju)中，成(cheng)(cheng)型出(chu)毛坯。注(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)毛坯的(de)(de)微觀上應均(jun)勻(yun)一(yi)致(zhi)，從而使制品在(zai)燒結(jie)過程(cheng)(cheng)中均(jun)勻(yun)收縮。

4、萃取

成型毛(mao)坯(pi)在(zai)(zai)燒結(jie)(jie)(jie)前(qian)必須去除毛(mao)坯(pi)內所含有的(de)有機粘接劑(ji)，該(gai)過程稱為(wei)萃取。萃取工(gong)藝必須保(bao)證粘接劑(ji)從毛(mao)坯(pi)的(de)不同部位沿著(zhu)顆料之間的(de)微小通道逐漸地排出(chu)，而(er)不降低(di)毛(mao)坯(pi)的(de)強度。粘結(jie)(jie)(jie)劑(ji)的(de)排除速率一(yi)般遵循擴散(san)方程。燒結(jie)(jie)(jie)燒結(jie)(jie)(jie)能(neng)(neng)使多孔的(de)脫脂毛(mao)坯(pi)收縮至(zhi)密化(hua)成為(wei)具有一(yi)定(ding)組織和(he)性能(neng)(neng)的(de)制品(pin)。盡管制品(pin)的(de)性能(neng)(neng)與(yu)燒結(jie)(jie)(jie)前(qian)的(de)許多工(gong)藝因素有關，但在(zai)(zai)許多情況下(xia)，燒結(jie)(jie)(jie)工(gong)藝對最終(zhong)制品(pin)的(de)金(jin)相組織和(he)性能(neng)(neng)有著(zhu)很大、甚(shen)至(zhi)決定(ding)性的(de)影響。

5、后處理

對于尺寸要求較(jiao)為精(jing)密的(de)零件，需要進行必(bi)要的(de)后處(chu)理。這工序與常(chang)規金屬制品的(de)熱處(chu)理工序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工藝與其它加(jia)工工藝的對比

MIM使用的(de)(de)原(yuan)料粉(fen)末(mo)(mo)粒徑在(zai)>2-15>μ>m>，而傳(chuan)統粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)原(yuan)粉(fen)粉(fen)末(mo)(mo)粒徑大多在(zai)>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)成品密度(du)(du)高，原(yuan)因(yin)是使用微細粉(fen)末(mo)(mo)。>MIM>工(gong)藝(yi)(yi)具有傳(chuan)統粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)(jin)(jin)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)優點，而形(xing)狀(zhuang)上自由度(du)(du)高是傳(chuan)統粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)(jin)(jin)所不能達到的(de)(de)。傳(chuan)統粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)(jin)(jin)限于模(mo)具的(de)(de)強度(du)(du)和填充密度(du)(du)，形(xing)狀(zhuang)大多為(wei)二(er)維(wei)圓柱型。

傳統的(de)精(jing)密鑄(zhu)造脫燥工(gong)藝(yi)為一種(zhong)制作復雜形(xing)(xing)狀(zhuang)產(chan)品(pin)極有(you)效的(de)技(ji)術，近年使用(yong)陶心輔助可以(yi)完(wan)成(cheng)狹縫、深(shen)孔穴的(de)成(cheng)品(pin)，但是礙于(yu)陶心的(de)強度，以(yi)及鑄(zhu)液的(de)流動性的(de)限制，該工(gong)藝(yi)仍有(you)某些技(ji)術上的(de)困難。一般而(er)言(yan)，此(ci)工(gong)藝(yi)制造大、中型零件較為合(he)適，小(xiao)型而(er)復雜形(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)零件則以(yi)MIM>工(gong)藝(yi)較為合(he)適。比較項目制造工(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)藝(yi)傳統粉(fen)末冶(ye)金工(gong)藝(yi)粉(fen)末粒徑(jing)>(>μ>m)2-1550-100>相對密度>(%)95-9880-85>產(chan)品(pin)重量>(g)>小(xiao)于(yu)或等于(yu)>400>克>10->數百產(chan)品(pin)形(xing)(xing)狀(zhuang)三維復雜形(xing)(xing)狀(zhuang)二維簡單形(xing)(xing)狀(zhuang)機械性能優劣(lie)。

MIM制(zhi)程和(he)(he)傳統粉末冶金法的(de)比較(jiao)壓(ya)鑄工(gong)(gong)(gong)藝用(yong)在鋁和(he)(he)鋅(xin)合(he)金等熔點低、鑄液流動(dong)性(xing)(xing)良好的(de)材(cai)料。此工(gong)(gong)(gong)藝的(de)產品因材(cai)料的(de)限制(zhi)，其強度(du)、耐(nai)磨性(xing)(xing)、耐(nai)蝕性(xing)(xing)均有限度(du)。>MIM>工(gong)(gong)(gong)藝可以加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)原材(cai)料較(jiao)多(duo)。

精密鑄造工(gong)藝(yi)(yi)，雖(sui)然在近(jin)年來其產品的精度和復(fu)雜度均提(ti)高，但(dan)仍(reng)比(bi)不上脫(tuo)蠟工(gong)藝(yi)(yi)和MIM>工(gong)藝(yi)(yi)，粉末鍛造是(shi)一(yi)項重要的發展(zhan)，已適(shi)用于連(lian)桿的量產制造。但(dan)是(shi)一(yi)般而(er)言，鍛造的工(gong)程中熱處(chu)理的成本和模具的壽命還是(shi)有問(wen)題，仍(reng)待進一(yi)步解決。

傳統機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)法(fa)、近來靠自動化而提升其加(jia)(jia)工(gong)能(neng)力(li)，在效(xiao)果和精(jing)度上有(you)(you)極大的(de)(de)進步，但是基本(ben)的(de)(de)程序上仍脫(tuo)不開逐步加(jia)(jia)工(gong)(>車(che)削(xue)、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等>)來完成(cheng)零(ling)件形狀的(de)(de)方(fang)式。機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)方(fang)法(fa)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)精(jing)度遠優于其他加(jia)(jia)工(gong)方(fang)法(fa)，但是因(yin)為材(cai)料的(de)(de)有(you)(you)效(xiao)利用率(lv)(lv)低，且(qie)其形狀的(de)(de)完成(cheng)受限于設備與刀具、有(you)(you)些零(ling)件無(wu)法(fa)用機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)完成(cheng)。相反，MIM可以有(you)(you)效(xiao)利用材(cai)料，不受限制(zhi)，對(dui)于小型(xing)、高難度形狀的(de)(de)精(jing)密(mi)零(ling)件的(de)(de)制(zhi)造。MIM工(gong)藝(yi)比較機(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)而言，其成(cheng)本(ben)較低且(qie)效(xiao)率(lv)(lv)高，具有(you)(you)很(hen)強的(de)(de)競(jing)爭力(li)。

MIM技(ji)術(shu)并非與(yu)傳統(tong)加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)競爭，而是彌補傳統(tong)加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)在技(ji)術(shu)上的(de)(de)(de)不足(zu)或無法(fa)(fa)制(zhi)作的(de)(de)(de)缺陷。>MIM>技(ji)術(shu)可以在傳統(tong)加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)制(zhi)作的(de)(de)(de)零件領域上發揮其(qi)特(te)長MIM工(gong)(gong)藝在零部件制(zhi)造方面所具有的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)優勢可成(cheng)型(xing)高(gao)度復雜(za)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)零件。

注射成(cheng)型工(gong)(gong)(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)(shu)利用(yong)注射機注射成(cheng)型產(chan)品毛坯，保(bao)證(zheng)物(wu)料(liao)充分充滿模(mo)具型腔(qiang)，也就(jiu)保(bao)證(zheng)了零(ling)件高復雜結構的(de)實現。以(yi)往(wang)在(zai)傳統(tong)加工(gong)(gong)(gong)技(ji)術(shu)(shu)中先作成(cheng)個(ge)別元件再組合成(cheng)組件的(de)方式(shi)，在(zai)使用(yong)MIM技(ji)術(shu)(shu)時(shi)可以(yi)考慮整合成(cheng)完整的(de)單一零(ling)件，大大減少(shao)步驟、簡化加工(gong)(gong)(gong)程序。MIM和(he)其他金屬加工(gong)(gong)(gong)法的(de)比較制品尺寸精(jing)度高，不必(bi)進行(xing)二次加工(gong)(gong)(gong)或只(zhi)需少(shao)量精(jing)加工(gong)(gong)(gong)。

注射成(cheng)型工藝可(ke)直接(jie)(jie)成(cheng)型薄壁、復(fu)雜結構(gou)件，制(zhi)(zhi)品(pin)(pin)形(xing)狀已(yi)接(jie)(jie)近(jin)最終產品(pin)(pin)要求，零件尺寸公差一般保持在±0.1->±>0.3>左(zuo)右。特別對于降低(di)難于進行(xing)機(ji)械加(jia)(jia)工的硬(ying)質合金的加(jia)(jia)工成(cheng)本(ben)，減少貴(gui)重(zhong)(zhong)金屬所(suo)加(jia)(jia)工損失尤其具(ju)有重(zhong)(zhong)要意(yi)義。制(zhi)(zhi)品(pin)(pin)微觀組織均勻、密(mi)度高、性能好。

在壓(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程中由于模壁(bi)與粉(fen)末以及粉(fen)末與粉(fen)末之間的(de)(de)(de)摩擦力，使(shi)得壓(ya)制(zhi)(zhi)壓(ya)力分布(bu)非(fei)常不(bu)均(jun)(jun)勻，也就導(dao)致(zhi)了(le)壓(ya)制(zhi)(zhi)毛(mao)(mao)坯在微觀組織上的(de)(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻，這(zhe)樣就會造成(cheng)壓(ya)制(zhi)(zhi)粉(fen)末冶(ye)金件(jian)在燒結(jie)過(guo)程中收縮不(bu)均(jun)(jun)勻，因此不(bu)得不(bu)降(jiang)低燒結(jie)溫度(du)以減少(shao)這(zhe)種(zhong)效(xiao)應，從而(er)使(shi)制(zhi)(zhi)品(pin)孔(kong)隙度(du)大(da)、材料致(zhi)密(mi)性(xing)(xing)差、密(mi)度(du)低，嚴重影(ying)響制(zhi)(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)機械性(xing)(xing)能。反之注射成(cheng)型工(gong)藝是一(yi)種(zhong)流體成(cheng)型工(gong)藝，粘接劑的(de)(de)(de)存在保障了(le)粉(fen)末的(de)(de)(de)均(jun)(jun)勻排布(bu)從而(er)可(ke)消除毛(mao)(mao)坯微觀組織上的(de)(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻，進(jin)而(er)使(shi)燒結(jie)制(zhi)(zhi)品(pin)密(mi)度(du)可(ke)達到(dao)其材料的(de)(de)(de)理論密(mi)度(du)。一(yi)般(ban)情況下壓(ya)制(zhi)(zhi)產品(pin)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)最高只能達到(dao)理論密(mi)度(du)的(de)(de)(de)85%。制(zhi)(zhi)品(pin)高的(de)(de)(de)致(zhi)密(mi)性(xing)(xing)可(ke)使(shi)強度(du)增加、韌性(xing)(xing)加強，延展性(xing)(xing)、導(dao)電導(dao)熱性(xing)(xing)得到(dao)改(gai)善、磁性(xing)(xing)能提高。效(xiao)率高，易(yi)于實現大(da)批量和規(gui)模化生產。

MIM技術使用(yong)(yong)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)模具(ju)，其壽命和(he)工程(cheng)塑料注射成(cheng)(cheng)型具(ju)模具(ju)相當。由于(yu)使用(yong)(yong)金(jin)(jin)屬(shu)模具(ju)，適合(he)于(yu)零件(jian)的(de)大(da)量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)。由于(yu)利用(yong)(yong)注射機成(cheng)(cheng)型產(chan)品毛坯，極大(da)地(di)提高(gao)了生(sheng)產(chan)效率(lv)，降(jiang)低(di)了生(sheng)產(chan)成(cheng)(cheng)本，而且注射成(cheng)(cheng)型產(chan)品的(de)一致(zhi)性(xing)、重(zhong)復性(xing)好，從而為大(da)批(pi)量(liang)(liang)和(he)規模化(hua)工業生(sheng)產(chan)提供(gong)了保證。適用(yong)(yong)材料范圍寬，應用(yong)(yong)領域廣闊(>鐵基，低(di)合(he)金(jin)(jin)，高(gao)速鋼，不銹(xiu)鋼，克閥(fa)合(he)金(jin)(jin)，硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)>)。

可(ke)用(yong)(yong)于注(zhu)射成型(xing)(xing)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)非常廣(guang)泛，原則上(shang)任何可(ke)高溫(wen)澆結的(de)(de)粉末材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)均可(ke)由MIM工藝造成零(ling)件，包括了傳統制造工藝中的(de)(de)難加工材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)和高熔(rong)點材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。此外，MIM也(ye)可(ke)以根據用(yong)(yong)戶的(de)(de)要求進(jin)行(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)配方研究，制造任意組(zu)合的(de)(de)合金(jin)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，將復合材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)成型(xing)(xing)為(wei)零(ling)件。注(zhu)射成型(xing)(xing)制品的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)領(ling)域已遍及國民(min)經濟(ji)各領(ling)域，具有(you)廣(guang)闊的(de)(de)市場(chang)前景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及(ji)其輔助設施：如打印機零(ling)件、磁芯、撞針軸(zhou)銷(xiao)、驅動(dong)零(ling)件；

2、工具：如(ru)鉆頭(tou)、刀(dao)頭(tou)、噴嘴(zui)、槍(qiang)鉆、螺(luo)旋銑(xian)刀(dao)、沖頭(tou)、套(tao)筒、扳(ban)手、電(dian)工工具，手工具等(deng)；

3、家用器具：如表殼(ke)、表鏈、電(dian)動牙刷、剪刀、風扇、高爾夫球頭(tou)、珠寶鏈環、圓珠筆卡(ka)箍、刃具刀頭(tou)等零部件(jian)；

4、醫(yi)療(liao)機械用(yong)零(ling)件：如(ru)牙矯形架、剪(jian)刀、鑷子；

5、軍用零件：導彈(dan)尾翼、槍支零件、彈(dan)頭、藥型罩、引信用零件；

6、電器用零件(jian)：電子(zi)封裝，微型馬達、電子(zi)零件(jian)、傳感器件(jian)；

7、機(ji)(ji)械用(yong)零(ling)件：如松棉(mian)機(ji)(ji)、紡織機(ji)(ji)、卷邊機(ji)(ji)、辦公機(ji)(ji)械等；

8、汽(qi)車船舶(bo)用零(ling)件：如離(li)合器(qi)(qi)內環(huan)、拔叉(cha)套、分配器(qi)(qi)套、汽(qi)門(men)導管、同步轂、安全氣囊件等。